[發(fā)明專利]一種變工況氣液兩相流體介質(zhì)的密封裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011151755.3
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN112128381B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁昌平;岳巧萍;劉軍軍;易風(fēng);王林
• 申請（專利權(quán)）人: 常熟理工學(xué)院
• 主分類號(hào): F16J15/28
• 分類號(hào): F16J15/28;F16J15/26;F16J15/447
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

本發(fā)明涉及一種變工況氣液兩相流體介質(zhì)的密封裝置，該密封裝置具有旋轉(zhuǎn)軸、殼體，所述殼體形成的腔用于容納所述氣液兩相流體介質(zhì)；所述密封裝置還包括相互協(xié)同作用的迷宮密封機(jī)構(gòu)和雙端面的流體動(dòng)壓機(jī)械密封機(jī)構(gòu)，在迷宮密封機(jī)構(gòu)和所述流體動(dòng)壓機(jī)械密封機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有密封緩沖腔，其中所述流體動(dòng)壓機(jī)械密封機(jī)構(gòu)具有相對抵接的靜環(huán)和動(dòng)環(huán)。通過對迷宮密封通道的階梯狀梯形凸齒的設(shè)計(jì)，利用迷宮密封的節(jié)流降壓作用，以及密封緩沖腔對介質(zhì)壓力波動(dòng)的衰減，靜環(huán)端面的微孔群的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動(dòng)環(huán)密封端面的傾斜設(shè)計(jì)和限位套的限位作用，實(shí)現(xiàn)了變工況氣液兩相流體介質(zhì)的動(dòng)壓密封良好的密封性能和密封穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及密封裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變工況氣液兩相流體介質(zhì)的密封裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，在一些旋轉(zhuǎn)機(jī)械的工作腔中輸送的流體介質(zhì)是氣液兩相流體介質(zhì)。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的工況發(fā)生變化時(shí)，氣液兩相流體介質(zhì)的壓力會(huì)發(fā)生較大波動(dòng)，由于氣體是可壓縮流體，在壓力增大時(shí)氣體會(huì)被壓縮，使其在介質(zhì)中的體積占比會(huì)減小；而當(dāng)壓力減小時(shí)氣體會(huì)膨脹，使其在介質(zhì)中的體積占比會(huì)增大。

現(xiàn)有的流體動(dòng)壓機(jī)械密封裝置特別是氣液兩相流體介質(zhì)的動(dòng)壓機(jī)械密封裝置，在工況發(fā)生變化時(shí)常存在端面開啟失效導(dǎo)致密封失效的情況。密封的失效與密封端面間流體膜的相態(tài)變化有關(guān)。由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的工作腔內(nèi)的壓力較大，而外部的壓力較小，在工況變化的瞬時(shí)，介質(zhì)中的氣體成分會(huì)迅速膨脹，導(dǎo)致密封端面間液膜的閃蒸，從而使開啟力迅速增大導(dǎo)致動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的密封端面瞬時(shí)開啟。工況變化所導(dǎo)致的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的密封端面這種開啟力瞬時(shí)的增大或者減小，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的密封端面的間距瞬時(shí)的增大或者減小；動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的密封端面這種開啟力瞬時(shí)的增大或者減小，還會(huì)導(dǎo)致動(dòng)環(huán)產(chǎn)生徑向上的跳動(dòng)，導(dǎo)致動(dòng)環(huán)或靜環(huán)相對的密封端面發(fā)生傾斜，不夠平行。上述因素都會(huì)破壞動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的密封端面之間流體膜的剛度和密封的穩(wěn)定性，導(dǎo)致氣液兩相流體介質(zhì)的密封存在泄露量大，密封的穩(wěn)定性差，適應(yīng)性弱，可靠性不足等技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：為了解決工況變動(dòng)時(shí)，氣液兩相流體介質(zhì)的密封穩(wěn)定性差、適應(yīng)性弱的問題，本發(fā)明提供了一種變工況氣液兩相流體介質(zhì)的密封裝置來解決上述問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種變工況氣液兩相流體介質(zhì)的密封裝置，密封裝置具有旋轉(zhuǎn)軸、殼體，殼體上具有開口，殼體形成的腔用于容納氣液兩相流體介質(zhì)。密封裝置還包括相互協(xié)同作用的迷宮密封機(jī)構(gòu)和雙端面的流體動(dòng)壓機(jī)械密封機(jī)構(gòu)。迷宮密封機(jī)構(gòu)和雙端面的流體動(dòng)壓機(jī)械密封機(jī)構(gòu)之間具有密封緩沖腔。其中流體動(dòng)壓機(jī)械密封機(jī)構(gòu)具有相對抵接的左靜環(huán)、左動(dòng)環(huán)以及相對抵接的右靜環(huán)、右動(dòng)環(huán)。

左靜環(huán)、右靜環(huán)分別通過左金屬密封環(huán)、右金屬密封環(huán)固定于由殼體形成的左靜環(huán)蓋和右靜環(huán)蓋上，左動(dòng)環(huán)、右動(dòng)環(huán)分別通過左密封環(huán)、右密封環(huán)固定在旋轉(zhuǎn)軸上。左動(dòng)環(huán)、右動(dòng)環(huán)密封端面在靠近其外圓周的部分具有與徑向方向呈3至8度的傾斜角。

彈簧連接在左推環(huán)和右推環(huán)之間，利用彈性力將左推環(huán)和右推環(huán)分別與左動(dòng)環(huán)、右動(dòng)環(huán)抵接。左推環(huán)、左動(dòng)環(huán)與旋轉(zhuǎn)軸之間的空腔內(nèi)設(shè)置有左密封填料。右推環(huán)、右動(dòng)環(huán)與旋轉(zhuǎn)軸之間的空腔內(nèi)設(shè)置有右密封填料。流體動(dòng)壓機(jī)械密封機(jī)構(gòu)的外圓周還設(shè)置有限位套。彈簧與旋轉(zhuǎn)軸之間設(shè)置有隔離套。

迷宮密封機(jī)構(gòu)具有多個(gè)軸向設(shè)置的密封齒。該密封齒是階梯狀的梯形凸齒，殼體形成的階梯狀的梯形凹槽與密封齒相配合形成迷宮密封的曲折密封流道。左靜環(huán)、右靜環(huán)的動(dòng)壓密封端面上設(shè)置有由微孔群形成的多個(gè)螺旋區(qū)域，并且每個(gè)螺旋區(qū)域在靠近左靜環(huán)、右靜環(huán)的外圓周的區(qū)域均具有向旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)方向偏斜的分支區(qū)域。該分支區(qū)域也是由微孔群形成，螺旋區(qū)域、分支區(qū)域的微孔群的孔徑D在徑向方向逐漸減小。并且該微孔的截面形狀為梯形、階梯狀的梯形中的其中一種。微孔的孔徑為微孔在密封端面截面圓環(huán)的直徑。

作為優(yōu)選，左靜環(huán)、左動(dòng)環(huán)以及左動(dòng)環(huán)、右動(dòng)環(huán)均是由碳化硅材料制成。

作為優(yōu)選，左金屬密封環(huán)、右金屬密封環(huán)均是由散熱性好且不易受熱變形的硬質(zhì)合金材料制成。